QOI-CT-05-Estereoisomeria parte 1

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QUÍMICA ORGÁNICA I
ESTEREOISOMERÍA I
DRA. MERCEDES BLANCO 2020
1.- La rotación impedida origina estereoisomería cis-trans
(isómeros geométricos)
trans
cis
2.- La quiralidad (palabra derivada de cheir, mano en griego), un objeto quiral tiene una imagen especular no superponible
Son imágenes especulares
superponibles
Son imágenes especulares
no superponibles
mano izquierda	espejo	mano derecha	no superponibles
Algunas moléculas son como las manos. La izquierda es la imagen especular de la derecha pero no son superponibles y por lo tanto no son idénticas. Se llaman quirales y hablamos de quiralidad molecular
La presencia de un centro de asimetría (centro estereogénico, estereocentro, centro quiral) en la molécula, es la causa más común de quiralidad molecular, por ejemplo, un C unido a cuatro sustituyentes diferentes (C*)
¿Por qué el C debe estar unido a cuatro sustituyentes diferentes? 
Vista desde este
 ángulo
POSEE PLANO DE SIMETRIA
AQUIRAL
Los estereoisómeros que son imágenes especulares no superponibles reciben el nombre de ENANTIÓMEROS 
NO POSEE PLANO DE SIMETRIA
MOLÉCULA QUIRAL
 ENANTIOMEROS
QUIRALIDAD MOLECULAR
 ACTIVIDAD OPTICA
La anfetamina es un estimulante que se usa en el tratamiento del TDAH (trastorno por déficit de atención con hiperactividad) y síndrome de fatiga crónica. Durante la segunda guerra mundial los soldados lo usaron para reducir la fatiga y aumentar el estado de alerta. Dibuje el enantiómero de la anfetamina:
Importancia del reconocimiento quiral
El enantiómero levógiro de la adrenalina o epinefrina (forma natural) es 20 veces más activo que el dextrógiro.
	Reglas del método secuencial de Cahn-Ingold-Prelog (CIP)
NOMENCLATURA DE ENANTIOMEROS - SISTEMA R,S
Ordenar los grupos unidos al centro asimétrico por prioridades según:
1- Los números atómicos de los átomos directamente unidos al estereocentro, determinan la prioridad. A > N° atómico > prioridad (Cl > O > N > C > H)
2- Orientar la molécula de tal modo que el grupo ( o átomo ) de menor prioridad este lo más alejado del observador.
3- Trazar una flecha imaginaria desde el grupo (o átomo) de mayor prioridad (1) hasta el de menor prioridad (3)
Rotar
Si dos átomos idénticos están unidos a un estereocentro, para poder asignar prioridades se deben revisar los átomos siguientes en ambas cadenas
Enantiómero activo del ác. 2-amino-3-(3,4-dihidroxifenil)propanoico, utilizado en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson
ACTIVIDAD ÓPTICA
Capacidad de girar el plano de la luz polarizada, los compuestos quirales son ópticamente activos
Polarímetro: un dispositivo que sirve para medir el grado de rotación de la luz polarizada
Rotación observada (a): el número de grados , que un compuesto hace girar el plano de la luz polarizada
Dextrógiro (+,d): rotación del plano de la luz polarizada a la derecha
Levógiro (-, l): rotación del plano de la luz polarizada a la izquierda
- magnitud
- sentido
No debe confundirse (+) y (-) con R y S. Los símbolos (+) y (-) indican la dirección en la cual un compuesto ópticamente activo hace girar el plano de la luz polarizada, mientras que R y S indican el ordenamiento de los sustituyentes con respecto al centro asimétrico. Algunos compuestos R son (+) y otros son (-).
(tubo de 1.0 dm de longitud y una concentración de 1 g/mL)
longitud (dm) x concentración (g/mL)‏
rotación observada (grados)‏
=

T
[

]

T
[

]
Si una solución de 0.3 g/10 mL de un enantiómero puro tiene una rotación óptica (a observada) de -0.82o, medida en un tubo de 1 dm de longitud, ¿cuál será la rotación específica ?
La concentración de 0.3 g/10 mL es equivalente a 0.03 g/mL; c = 0.03 g/mL 
La longitud del tubo de análisis es 1 dm; l = 1.0 dm 
La rotación específica es por tanto: [a] = -0.82º/(0.03 g/mL x 1.0 dm) = -27.3o g-1 mL-1 dm-1
ROTACIÓN ESPECÍFICA
Temperatura
Longitud de onda, D (589 nm) 
CONSTANTE FÍSICA CARACTERÍSTICA DE CADA COMPUESTO CON ACTIVIDAD ÓPTICA
MEZCLA RACEMICA
Se denomina mezcla racémica o racemato, a la mezcla que contiene un par de enantiómeros en una proporción del 50% de cada uno y no presenta actividad óptica. 
(±) o (d,l)-2-butanol 
Si uno de los enantiómeros se encuentra en mayor proporción en una mezcla, se observará una cierta rotación óptica correspondiente al porcentaje de la especie que está en exceso y se conoce como “exceso enantiomérico (ee)” 
Dicho exceso se puede calcular con una fórmula en la que aparece la rotación experimental y la rotación óptica del enantiómero puro:
Ejemplo: si una muestra de 2-bromobutano tiene una rotación específica observada igual a + 9,2. Cuál es el exceso enantiomérico y cuál es la distribución en % de cada enantiómero en la muestra? Rotación específica (S)-(+)-2-bromobutano,[a]= +23,1
Exceso enantiomérico (ee) = 
+ 9,2
+ 23,1
exceso del enantiómero dextrógiro
X 100% = 40%
 40% enantiómero S
60% mezcla racémica
30% S + 30% R
70% S : 30% R
La luz polarizada permite distinguir siempre los dos enantiómeros. No obstante, existen otras propiedades como el olor, sabor, comportamiento frente a enzimas, etc. que en determinadas ocasiones también permiten diferenciarlos. ¿Por qué, conoces el ejemplo del limoneno?
(+)-2-metil-1-butanol
(-)-2-metil-1-butanol
Punto de ebullición		128.9 °C			128.9 °C
Densidad			0.8193			 0.8193
Índice de refracción	1.4107			 1.4107
Rotación específica		+ 5.90			- 5.90
Tienen propiedades físicas idénticas, excepto la dirección de rotación del plano de la luz polarizada
Enantiomero (+)	+ reactivo aquiral
Enantiomero (-)	+ reactivo aquiral
Igual velocidad de reacción
Enantiomero (+)	+ reactivo quiral
Enantiomero (-)	+ reactivo quiral
distinta velocidad de reacción
Tienen propiedades químicas idénticas, excepto frente a reactivos ópticamente activos (quirales)
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA
Química Orgánica, Cap. 6, D. Klein, Editorial Panamericana.
Química Orgánica, L. G. Wade Jr., Ed. Pearson, Prentice Hall.
Química Orgánica, P. Yurkanis Bruice, Ed. Pearson, Prentice Hall.
NOTA: las figuras utilizadas para la elaboración de esta presentación fueron tomadas de la bibliografía recomendada. 
[
a
]
25
D
 -13.52
 +13.52
D
25
[
a
]
(R)-(-)-2-Butanol
(S)-(+)-2-Butanol
C
OH
CH
3
CH
3
CH
2
H
C
HO
H
3
C
CH
2
CH
3
H
rotación específica experimental de la mezcla
rotación específica del enantiómero puro
x 100 = % de exceso enantiomérico